G. 레이저 에너지와 파워

G. 레이저 에너지와 파워 

사진 3-6-G-1. 레이저 에너지 레벨의 세팅의 예

 여러 가지 복잡한 단위가 붙는 레이저 용어를 이해하는 일은 정말 사람을 피곤하게 하지만, 레이저 치료 시 완벽한 시술과 사후 관리를 위해 반드시 이해하고 넘어가야 한다. 아니, 이해하는 차원을 넘어서 마치 운전을 오래 한 드라이버처럼 레이저 장비와 하나가 되어야 감각적인 시술이 가능해진다.

(1) 에너지(Energy)

 조직에 가해진 레이저 에너지의 총량으로, 레이저빔의 광자의 양에 의해 결정되며 Joule(J)로 표시한다.

(2) 출력(Power)

 단위시간에 조직에 가해진 레이저 에너지의 양으로, 단위시간 당 목표점에 도달하는 광자의 수를 말하며 Watt(W)로 표시한다.

출력 = 에너지량/조사기간 (W=J/sec)

 바꿔 말하면 레이저 에너지의 총량(J)은 출력(W)에다 목표점에 레이저빔을 조사한 시간(sec)을 곱한 것으로, 출력과 조사시간을 알면 레이저 에너지의 총량을 알 수 있고 이로써 손상되는 조직의 양을 알 수 있다.

총에너지량(J) = 출력(W) × 조사기간(sec)

(3) 출력밀도(Power density, Irradiance)

 단위면적에 가해진 출력으로, 조직의 열 손상 정도와 관계가 있으며 W/㎠로 표시한다.

출력밀도 = 출력/단위면적 (Pd=W/㎠)

(4) 에너지밀도(Energy density, Fluence)

사진 3-6-G-2. 에너지와 에너지밀도

 단위면적에 가해지는 레이저 에너지량으로, 출력밀도를 조사시간으로 곱한 것이며 J/㎠로 표시한다.

에너지밀도 = 출력밀도(W/㎠) × 조사시간(sec) = 총에너지량(J)/단위면적(㎠)

(5) 펄스에너지(Pulse energy)

 연속파가 아닌 펄스파의 경우 전달되는 에너지는 펄스 당 에너지인 mJ로 표시하는데, 펄스파의 경우 출력(W)은 펄스에너지의 전체를 합한 값이다. 펄스 레이저의 치료 효과는 출력보다 펄스에너지에 의해 결정된다.

(6) 펄스빈도(Frequency)

 펄스의 빈도를 말하며, Hz로 표시한다. 예컨대, 1초당 10 펄스가 나오면 10Hz이다.

(7) 평균출력(Average power)과 최대출력(Peak power)

 연속파는 출력이 일정하므로 평균출력과 최대출력이 같지만, 펄스 레이저의 경우 레이저빔을 조사하는 시간(on time)과 조사되지 않고 쉬는 시간(off time)이 있으므로 평균출력은 총에너지를 조사시간으로 나눈 것이며, 최대출력은 조사시간 중에 최대의 출력을 말한다.

(8) 동작주기(Duty cycle)

 조사 시간을 전체 시간으로 나눈 것으로, duty cycle(%)=on time/total time으로 계산한다. 예컨대, 동작주기가 10%이면 단위시간 내에 10% 기간 동안만 레이저가 조사됨을 의미한다.

【참고】

레이저의 출력을 표현하는 질레트(Gillette)라는 단위

 1960년 루비레이저 빔을 처음으로 발사한 Maiman은 그의 첫 레이저의 파워를 질레트(Gillette)라는 단위로 측정하였다. 레이저에 관한 역사적 문헌에는 대형 루비 레이저광은 얇은 금속판에 구멍을 뚫을 만큼 강력한 것이 가능했다고 기록하고 있다. 즉, 레이저의 출력을 레이저가 관통할 수 있는 질레트 면도날의 개수로 측정하였는데, 그의 첫 레이저는 단지 1 질레트 면도날만을 뚫을 수 있었다. 당시는 이처럼 Gillette 단위로 레이저의 출력을 비교하였으며, 예를 들어 5 Gillette의 파워를 가진 레이저는 5개의 질레트 면도날을 구멍낼 수 있는 파워를 가진 것을 의미하였다.

 여전히 유명 브랜드로서 질레트 제품은 세계 각국에서 판매되고 있으나, 그간 면도기의 형태에도 많은 변화가 있어 지금은 마트에서도 예전에 사용되던 면도날을 찾아볼 수 없으며, 레이저의 출력은 와트(W)로 표시하도록 되어 있다. 또한, 레이저 강도를 다루는 측정기로는 포토 센서를 사용한 레이저 파워미터가 사용되고 있다.

참고문헌

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레이저의 구조와 원리